Koliko znate o MOSFET parametrima? OLUKEY analizira za vas

"MOSFET" je skraćenica od metal-oksidnog poluprovodničkog tranzistora sa efektom polja. To je uređaj napravljen od tri materijala: metala, oksida (SiO2 ili SiN) i poluprovodnika. MOSFET je jedan od najosnovnijih uređaja u oblasti poluprovodnika. Bilo da se radi o IC dizajnu ili aplikacijama kola na nivou ploče, vrlo je opsežna. Glavni parametri MOSFET-a uključuju ID, IDM, VGSS, V(BR)DSS, RDS(on), VGS(th), itd. Da li znate ovo? Kompanija OLUKEY, kao winsok tajvanska srednje-high-end srednje i niskonaponskaMOSFETpružalac usluga agenta, ima jezgro tima sa skoro 20 godina iskustva da vam detaljno objasni različite parametre MOSFET-a!

Slika: WINSOK MOSFETWSG03N10 specifikacija

Opis značenja MOSFET parametara

1. Ekstremni parametri:

ID: Maksimalna struja odvod-izvor. Odnosi se na maksimalnu struju koja je dozvoljena da prođe između odvoda i izvora kada tranzistor sa efektom polja radi normalno. Radna struja tranzistora sa efektom polja ne bi trebala prelaziti ID. Ovaj parametar se smanjuje kako temperatura spoja raste.

IDM: Maksimalna impulsna struja drejn-izvor. Ovaj parametar će se smanjiti kako temperatura spoja raste, odražavajući otpornost na udar i također je povezan s vremenom impulsa. Ako je ovaj parametar premali, sistem može biti u opasnosti da se pokvari strujom tokom OCP testiranja.

PD: Maksimalna rasipana snaga. Odnosi se na maksimalnu dozvoljenu disipaciju snage drain-source bez pogoršanja performansi tranzistora sa efektom polja. Kada se koristi, stvarna potrošnja energije FET-a bi trebala biti manja od one PDSM-a i ostavljati određenu marginu. Ovaj parametar se općenito smanjuje kako temperatura spoja raste

VDSS: Maksimalni otporni napon drejn-izvor. Napon drejn-izvor kada struja koja teče dostigne određenu vrijednost (naglo poraste) pod određenom temperaturom i kratkog spoja gejt-izvor. Napon drejn-izvor u ovom slučaju se također naziva lavinski probojni napon. VDSS ima pozitivan temperaturni koeficijent. Na -50°C, VDSS je približno 90% onog na 25°C. Zbog dopuštenja koji se obično ostavlja u normalnoj proizvodnji, lavinski probojni napon MOSFET-a je uvijek veći od nominalnog nazivnog napona.

OLUKEYTopli savjeti: Da bi se osigurala pouzdanost proizvoda, u najgorim radnim uvjetima, preporučuje se da radni napon ne prelazi 80~90% nazivne vrijednosti.

VGSS: Maksimalni otporni napon gejt-izvor. Odnosi se na VGS vrijednost kada obrnuta struja između gejta i izvora počne naglo da raste. Prekoračenje ove vrijednosti napona će uzrokovati dielektrični slom oksidnog sloja kapije, što je destruktivan i nepovratan slom.

TJ: Maksimalna radna temperatura spoja. Obično je 150℃ ili 175℃. U uslovima rada dizajna uređaja potrebno je izbjeći prekoračenje ove temperature i ostaviti određenu marginu.

TSTG: raspon temperature skladištenja

Ova dva parametra, TJ i TSTG, kalibriraju raspon temperature spoja koji dozvoljava radno okruženje i okruženje uređaja. Ovaj temperaturni raspon je podešen da zadovolji minimalne zahtjeve radnog vijeka uređaja. Ako se osigura da uređaj radi u ovom temperaturnom rasponu, njegov radni vijek će se znatno produžiti.

2. Statički parametri

Uslovi ispitivanja MOSFET-a su generalno 2.5V, 4.5V i 10V.

V(BR)DSS: napon proboja drejn-izvora. Odnosi se na maksimalni napon drain-source koji tranzistor sa efektom polja može izdržati kada je napon gejt-izvor VGS 0. Ovo je ograničavajući parametar, a radni napon primijenjen na tranzistor s efektom polja mora biti manji od V(BR) DSS. Ima pozitivne temperaturne karakteristike. Stoga vrijednost ovog parametra u uvjetima niske temperature treba uzeti kao sigurnosno razmatranje.

△V(BR)DSS/△Tj: Temperaturni koeficijent probojnog napona drejn-izvor, općenito 0,1V/℃

RDS(on): Pod određenim uslovima VGS-a (obično 10V), temperature spoja i struje odvoda, maksimalni otpor između drena i izvora kada je MOSFET uključen. To je vrlo važan parametar koji određuje snagu koja se troši kada je MOSFET uključen. Ovaj parametar se općenito povećava kako temperatura spoja raste. Stoga vrijednost ovog parametra na najvišoj radnoj temperaturi spoja treba koristiti za proračun gubitka i pada napona.

VGS(th): napon uključivanja (granični napon). Kada eksterni kontrolni napon gejta VGS premaši VGS(th), površinski inverzioni slojevi regiona odvoda i izvora formiraju povezani kanal. U aplikacijama, napon gejta kada je ID jednak 1 mA pod uslovom kratkog spoja odvoda često se naziva napon uključivanja. Ovaj parametar se općenito smanjuje kako temperatura spoja raste

IDSS: zasićena struja drejn-izvor, struja drena-izvora kada je napon gejta VGS=0 i VDS je određena vrijednost. Generalno na nivou mikroampera

IGSS: gejt-izvor pogonska struja ili reverzna struja. Pošto je MOSFET ulazna impedansa veoma velika, IGSS je generalno na nivou nanoampera.

3. Dinamički parametri

gfs: transconductance. Odnosi se na omjer promjene izlazne struje odvoda i promjene napona gejt-izvor. To je mjera sposobnosti napona gejt-izvor da kontrolira struju odvoda. Molimo pogledajte grafikon za odnos prijenosa između gfs-a i VGS-a.

Qg: Ukupan kapacitet punjenja kapije. MOSFET je pogonski uređaj naponskog tipa. Proces pokretanja je proces uspostavljanja napona na kapiji. Ovo se postiže punjenjem kapacitivnosti između izvora kapije i drena gejta. Ovaj aspekt će biti detaljno razmotren u nastavku.

Qgs: Kapacitet punjenja izvora kapije

Qgd: punjenje od kapije do odvoda (uzimajući u obzir Millerov efekat). MOSFET je pogonski uređaj naponskog tipa. Proces pokretanja je proces uspostavljanja napona na kapiji. Ovo se postiže punjenjem kapacitivnosti između izvora kapije i drena gejta.

Td(on): vrijeme kašnjenja provođenja. Vrijeme od kada ulazni napon poraste na 10% dok VDS ne padne na 90% svoje amplitude

Tr: vrijeme porasta, vrijeme kada izlazni napon VDS padne sa 90% na 10% svoje amplitude

Td(off): Vrijeme kašnjenja isključivanja, vrijeme od kada ulazni napon padne na 90% do kada VDS poraste na 10% svog napona isključivanja

Tf: Vrijeme pada, vrijeme kada izlazni napon VDS poraste sa 10% na 90% svoje amplitude

Ciss: Ulazni kapacitet, kratko spojite drejn i izvor i izmjerite kapacitivnost između kapije i izvora pomoću AC signala. Ciss= CGD + CGS (CDS kratki spoj). Ima direktan uticaj na kašnjenje uključivanja i isključivanja uređaja.

Coss: Izlazna kapacitivnost, kratko spojite kapiju i izvor i izmjerite kapacitivnost između odvoda i izvora pomoću AC signala. Coss = CDS +CGD

Crss: Kapacitivnost povratnog prijenosa. Sa izvorom spojenim na uzemljenje, izmjereni kapacitet između drena i kapije Crss=CGD. Jedan od važnih parametara za prekidače je vrijeme uspona i pada. Crss=CGD

Međuelektrodni kapacitet i MOSFET inducirani kapacitet MOSFET-a su podijeljeni na ulazni kapacitet, izlazni kapacitet i povratni kapacitet od strane većine proizvođača. Navedene vrijednosti su za fiksni napon od odvoda do izvora. Ovi kapaciteti se mijenjaju kako se mijenja napon drejn-izvor, a vrijednost kapacitivnosti ima ograničen učinak. Vrijednost ulaznog kapaciteta daje samo približnu indikaciju punjenja koje zahtijeva upravljački krug, dok su informacije o punjenju kapije korisnije. Označava količinu energije koju gejt mora napuniti da bi dostigao određeni napon od kapije do izvora.

4. Karakteristični parametri lavine

Parametar karakteristike lavinskog kvara je pokazatelj sposobnosti MOSFET-a da izdrži prenapon u isključenom stanju. Ako napon premašuje granični napon drejn-izvor, uređaj će biti u lavinskom stanju.

EAS: Jednopulsna energija proboja lavine. Ovo je granični parametar, koji pokazuje maksimalnu energiju proboja lavine koju MOSFET može izdržati.

IAR: lavina struja

EAR: Ponovljena energija proboja lavine

5. In vivo parametri diode

IS: Kontinuirana maksimalna struja slobodnog hoda (od izvora)

ISM: impulsna maksimalna struja slobodnog hoda (od izvora)

VSD: pad napona naprijed

Trr: obrnuto vrijeme oporavka

Qrr: Oporavak obrnutog punjenja

Ton: Vrijeme provođenja naprijed. (U osnovi zanemarivo)

WINSOK MOSFET karakteristični parametri proboja lavine

Definicija vremena uključivanja i vremena isključivanja MOSFET-a

Tokom procesa prijave, često je potrebno uzeti u obzir sljedeće karakteristike:

1. Pozitivni temperaturni koeficijent karakteristike V (BR) DSS. Ova karakteristika, koja se razlikuje od bipolarnih uređaja, čini ih pouzdanijim kako se normalne radne temperature povećavaju. Ali morate obratiti pažnju i na njegovu pouzdanost tokom niskih temperatura hladnih startova.

2. Karakteristike negativnog temperaturnog koeficijenta V(GS)th. Potencijal praga kapije će se smanjiti do određene mjere kako temperatura spoja raste. Nešto zračenja će također smanjiti ovaj potencijal praga, možda čak i ispod 0 potencijala. Ova karakteristika zahteva od inženjera da obrate pažnju na smetnje i lažno okidanje MOSFET-a u ovim situacijama, posebno za MOSFET aplikacije sa niskim potencijalom praga. Zbog ove karakteristike, ponekad je potrebno dizajnirati vannaponski potencijal drajvera kapije na negativnu vrijednost (odnosi se na N-tip, P-tip i tako dalje) kako bi se izbjegle smetnje i lažno okidanje.

3. Karakteristike pozitivnog temperaturnog koeficijenta VDSon/RDSo. Karakteristika da se VDSon/RDSon blago povećava kako temperatura spoja raste omogućava direktnu paralelnu upotrebu MOSFET-a. Bipolarni uređaji su u tom pogledu upravo suprotni, pa njihova paralelna upotreba postaje prilično komplicirana. RDSon će se također neznatno povećati kako se ID povećava. Ova karakteristika i pozitivne temperaturne karakteristike spoja i površinskog RDSon omogućavaju MOSFET-u da izbjegne sekundarni kvar poput bipolarnih uređaja. Međutim, treba napomenuti da je učinak ove značajke prilično ograničen. Kada se koristi u paralelnim, push-pull ili drugim aplikacijama, ne možete se u potpunosti osloniti na samoregulaciju ove funkcije. Neke temeljne mjere su još uvijek potrebne. Ova karakteristika takođe objašnjava da gubici provodljivosti postaju veći na visokim temperaturama. Stoga posebnu pažnju treba obratiti na odabir parametara prilikom izračunavanja gubitaka.

4. Karakteristike negativnog temperaturnog koeficijenta ID-a, razumijevanje parametara MOSFET-a i njegovih glavnih karakteristika ID će se značajno smanjiti kako temperatura spoja raste. Zbog ove karakteristike često je potrebno uzeti u obzir njegove ID parametre pri visokim temperaturama tokom projektovanja.

5. Karakteristike negativnog temperaturnog koeficijenta sposobnosti lavine IER/EAS. Nakon što se temperatura spoja poveća, iako će MOSFET imati veći V(BR)DSS, treba napomenuti da će EAS biti značajno smanjen. Odnosno, njegova sposobnost da izdrži lavine pod visokim temperaturama je mnogo slabija od one na normalnim temperaturama.

6. Sposobnost provodljivosti i performanse povratnog oporavka parazitne diode u MOSFET-u nisu ništa bolje od onih običnih dioda. Ne očekuje se da će se koristiti kao glavni nosilac struje u petlji u dizajnu. Blokirajuće diode se često povezuju u seriju kako bi se poništile parazitske diode u tijelu, a dodatne paralelne diode se koriste za formiranje električnog nosača kola. Međutim, može se smatrati nosiocem u slučaju kratkotrajne provodljivosti ili nekih malih strujnih zahtjeva kao što je sinkrono ispravljanje.

7. Brzi porast drenažnog potencijala može uzrokovati lažno okidanje gejt drajva, tako da ovu mogućnost treba razmotriti u velikim dVDS/dt aplikacijama (visokofrekventna brza komutirajuća kola).